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整车热管理系统集成仿真分析和试验验证
2020-10-09 14:30:25· 来源：汽车热管理之家 作者：郑旭阳等
摘要：随着时代的快速发展，科学技术也在不断进步，文章在研究过程中主要对整车热管理系统集成仿真以及试验进行了深入细致的分析。整车热管理系统中各个系统之间
摘要：随着时代的快速发展，科学技术也在不断进步，文章在研究过程中主要对整车热管理系统集成仿真以及试验进行了深入细致的分析。整车热管理系统中各个系统之间的相互作用关系对于整个车辆的综合性能有着较大影响，因此需要对整车热管理系统进行深入细致的研究，采用仿真模型的研究方式能够提高研究的准确性，并且及时发现在研究过程中存在的问题，进而对整个系统进行更好的改进。
当前世界范围内的能源资源一直都十分紧缺，各个国家在发展过程中都在大力研究新能源汽车。这对于传统燃油型的汽车发展造成了较为严重的影响。传统燃油型的汽车在行驶过程中，其整车热管理系统与整个车辆的能耗有着非常大的关系，因此将降低传统燃油型汽车的能耗则必须要从整车热管理系统入手，将动力传动系统和冷却系统进行有效的协调，避免各个系统之间存在较为严重的影响，这样才能有效提高传统燃油汽车的发展水平。
1 仿真模型的建立
传统燃油型汽车在行驶的过程中，整车热管理系统会涉及很多子系统。其中最为主要的包括动力传动系统，冷却系统以及空调系统，这三个系统之间会产生一定的相互作用。在具体的分析过程中，如果将其中任何一个系统进行单独分析都会降低整个仿真研究的准确性，因此在研究过程中需要将影响因素充分考虑在内，将三者看作一个整体进行研究，这样才能提高仿真分析的准确性。在建立仿真车模型的过程中可以通过两种方式进行建立，分别是一维仿真模型和三维仿真模型。
1.1 一维仿真模型
在进行一维仿真模型构建的过程中，可以分为两种方式，首先第一种是在一个1d软件内将三个系统进行同时搭建，采用该种方法的优点在于各个系统之间的数据可以进行自动的交换，但是缺点就在于由于是同时进行三个系统的搭建，整个搭建过程显得十分繁琐，而且在对数据资料进行计算的过程中，也需要较长的计算时间。除了该种方式以外，还有一种方式则是采用不同的1D软件进行建模，通过这样的方式，能够有效提高各个系统的准确性，但是缺点就是需要采用多种不同的1D软件，而且在具体构建过程中，由于软件较多，自动耦合作用就会糟为复杂。文章在研究过程中则选取了第2种建模方式，通过第2种建模方式，能够提高建模效率，同时还能有效避免重复建模情况的出现。
1.2 三维仿真模型
设计人员在对模型进行设计的过程中，在前期都会使用1D方法来对整个系统的进风量进行细致的分析，但是采用1D方法则会存在较大的误差，这样就会对后续的研究造成一定影响。因此在进行设计的过程中可以采用三维cfd方法来进行仿真设计，通过cfd的方式能够更加准确的判断进风量，保证数据信息的真实准确性。
2 仿真与实验结果的对比及验证
2.1 前端模块进风量对比
通过研究能够发现，前端模块的进风量会对整个空调制冷系统造成影响，为了更好的对风速进行预测，文章在研究过程中使用了叶轮式的风速测量仪。通过数据能够看出，处于5-8的位置精准度较差，1-4相对来说要好一些，而9-12的位置精准度是最高的。5-8的位置之所以精准度较差是因为车辆在行驶的过程中，会直接冲击叶轮，进而造成精准性较差的问题。9-12的精准性较高是因为该阶段的叶轮正对着下格栅的开口处，因此精准性就会相对较高。
2.2 热管理系统ID仿真分析结果对比
在进行整车热管理系统集成仿真的过程中，主要是将三个不同的系统进行耦合集成，通过耦合集成的方式能够得到更加准确的数据。将三个不同的系统看做一个整体，能够有效提高研究的准确性，同时消除对单个系统研究过程中所存在的一些误差。文章在研究过程中对热管理系统仿真结果与试验的对比情况进行了分析，如下是整个对比研究的结果，从图中能够看出，发动机转速预测的精准度较高，但是转矩的精准度却较差。在具体的研究过程中能够发现当车辆在进行高速爬坡的过程中，所出现的数据结果和仿真结果一致，在整个实验过程中，也出现了冷却液温度报警的情况，通过这一现象能够得出相应的结论。在具体的研究过程中，可以通过相应的专业软件来进行集成分析，并且能够充分保证整个仿真过程的精确度。
2.3 热害仿真结果对比
前期的热管理系统1D集成仿真能够得到较为准确的数据，而这些数据能够为热害仿真研究提供数据支持，从而避免在进行边界输入的过程中出现一些较为严重的误差。在进行热害仿真研究的过程中都是采用三维cfd的方式。在具体的研究过程中虽然不能保证所有的数据都是准确的，但是整体的误差不超过10%。
3 结语
综上所述，采用1D模型能够将传动系统、空调系统以及冷却进行进行科学有效的集成，通过仿真模式，可以科学准确地分析出当前整车热管理子系统之间的相互作用关系。
作者：郑旭阳1、2，李韦林1、2，崔 健1、2，范皓龙1、2
1长城汽车股份有限公司技术中心
2河北省汽车工程技术研究中心
当前世界范围内的能源资源一直都十分紧缺，各个国家在发展过程中都在大力研究新能源汽车。这对于传统燃油型的汽车发展造成了较为严重的影响。传统燃油型的汽车在行驶过程中，其整车热管理系统与整个车辆的能耗有着非常大的关系，因此将降低传统燃油型汽车的能耗则必须要从整车热管理系统入手，将动力传动系统和冷却系统进行有效的协调，避免各个系统之间存在较为严重的影响，这样才能有效提高传统燃油汽车的发展水平。
1 仿真模型的建立
传统燃油型汽车在行驶的过程中，整车热管理系统会涉及很多子系统。其中最为主要的包括动力传动系统，冷却系统以及空调系统，这三个系统之间会产生一定的相互作用。在具体的分析过程中，如果将其中任何一个系统进行单独分析都会降低整个仿真研究的准确性，因此在研究过程中需要将影响因素充分考虑在内，将三者看作一个整体进行研究，这样才能提高仿真分析的准确性。在建立仿真车模型的过程中可以通过两种方式进行建立，分别是一维仿真模型和三维仿真模型。
1.1 一维仿真模型
在进行一维仿真模型构建的过程中，可以分为两种方式，首先第一种是在一个1d软件内将三个系统进行同时搭建，采用该种方法的优点在于各个系统之间的数据可以进行自动的交换，但是缺点就在于由于是同时进行三个系统的搭建，整个搭建过程显得十分繁琐，而且在对数据资料进行计算的过程中，也需要较长的计算时间。除了该种方式以外，还有一种方式则是采用不同的1D软件进行建模，通过这样的方式，能够有效提高各个系统的准确性，但是缺点就是需要采用多种不同的1D软件，而且在具体构建过程中，由于软件较多，自动耦合作用就会糟为复杂。文章在研究过程中则选取了第2种建模方式，通过第2种建模方式，能够提高建模效率，同时还能有效避免重复建模情况的出现。
1.2 三维仿真模型
设计人员在对模型进行设计的过程中，在前期都会使用1D方法来对整个系统的进风量进行细致的分析，但是采用1D方法则会存在较大的误差，这样就会对后续的研究造成一定影响。因此在进行设计的过程中可以采用三维cfd方法来进行仿真设计，通过cfd的方式能够更加准确的判断进风量，保证数据信息的真实准确性。
2 仿真与实验结果的对比及验证
2.1 前端模块进风量对比
通过研究能够发现，前端模块的进风量会对整个空调制冷系统造成影响，为了更好的对风速进行预测，文章在研究过程中使用了叶轮式的风速测量仪。通过数据能够看出，处于5-8的位置精准度较差，1-4相对来说要好一些，而9-12的位置精准度是最高的。5-8的位置之所以精准度较差是因为车辆在行驶的过程中，会直接冲击叶轮，进而造成精准性较差的问题。9-12的精准性较高是因为该阶段的叶轮正对着下格栅的开口处，因此精准性就会相对较高。
2.2 热管理系统ID仿真分析结果对比
在进行整车热管理系统集成仿真的过程中，主要是将三个不同的系统进行耦合集成，通过耦合集成的方式能够得到更加准确的数据。将三个不同的系统看做一个整体，能够有效提高研究的准确性，同时消除对单个系统研究过程中所存在的一些误差。文章在研究过程中对热管理系统仿真结果与试验的对比情况进行了分析，如下是整个对比研究的结果，从图中能够看出，发动机转速预测的精准度较高，但是转矩的精准度却较差。在具体的研究过程中能够发现当车辆在进行高速爬坡的过程中，所出现的数据结果和仿真结果一致，在整个实验过程中，也出现了冷却液温度报警的情况，通过这一现象能够得出相应的结论。在具体的研究过程中，可以通过相应的专业软件来进行集成分析，并且能够充分保证整个仿真过程的精确度。
2.3 热害仿真结果对比
前期的热管理系统1D集成仿真能够得到较为准确的数据，而这些数据能够为热害仿真研究提供数据支持，从而避免在进行边界输入的过程中出现一些较为严重的误差。在进行热害仿真研究的过程中都是采用三维cfd的方式。在具体的研究过程中虽然不能保证所有的数据都是准确的，但是整体的误差不超过10%。
3 结语
综上所述，采用1D模型能够将传动系统、空调系统以及冷却进行进行科学有效的集成，通过仿真模式，可以科学准确地分析出当前整车热管理子系统之间的相互作用关系。
作者：郑旭阳1、2，李韦林1、2，崔 健1、2，范皓龙1、2
1长城汽车股份有限公司技术中心
2河北省汽车工程技术研究中心
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